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Un gruppo di giovani ricercatori di un istituto di biologia, diretto da un tuo amico di famiglia, ha effettuato degli esperimenti in vitro sul sistema glicolitico delle cellule del tessuto muscolare. Gli esperimenti sono stati condotti alimentando il sistema con un flusso costante di glucosio e misurando la concentrazione del substrato e quella delle cellule fino al raggiungimento di un equilibrio o di un regime periodico. I risultati sembrano mettere in evidenza un
fenomeno interesante: per bassi e per alti valori del flusso di
alimentazione il sistema tende ad un equilibrio, mentre per valori
intermedi il sistema tende ad assumere un comportamento ciclico
con periodo dell'ordine del minuto. Inoltre, il periodo sembra
essere decrescente con il flusso di alimentazione. I ricercatori
vorrebbero rafforzare questa loro scoperta con uno studio basato
sull'analisi delle equazioni suggerite dalla teoria cinetica delle
reazioni biochimiche. Queste equazioni sono le seguenti:
dove x1 e x2
sono le concentrazioni di substrato e prodotto cellulare, v
è il flusso (costante) di nutriente iniettato,
è la velocità di reazione enzimatica, e è
un fattore di efficienza della conversione nutriente-cellule e
k è la mortalità delle cellule.
dove s è la massima velocità di reazione (si noti che ) e L è un parametro noto come "costante allosterica dell'enzima". Sapendo che tu stai seguendo un corso sulla
dinamica dei sistemi, il tuo amico ti ha chiesto se puoi aiutarlo.
Per questo ti ha fornito i seguenti valori dei parametri:
e ti ha suggerito di studiare il comportamento del sistema per flussi di alimentazione v compresi tra 0.1 e 0.5[s-1] perchè questi sono stati i valori minimi e massimi usati dagli sperimentatori. |
soluzione |